TCCmonografia DP 2018 1

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UTILIZAÇÃO DO BIODIGESTOR PARA GERAÇÃO DE ENERGIA LIMPA 
 NA FAZENDA BASEVI - GO. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JAQUELINE GOMES MOREIRA 
 
Brasília, novembro / 2018 
2 
 
JAQUELINE GOMES MOREIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Projeto de pesquisa apresentação, a 
disciplina de TCC 1, como requisito para 
obtenção de nota, sob orientação da 
professora Ângela Melo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Brasília, novembro / 2018 
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LISTA DE ABREVIATURA 
 
CERPCH - Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais 
CH4 - Metano 
CO2 - Dióxido de Carbono 
MME - Ministério de Minas e Energia 
PVC- Policloreto de Vinil (Plástico) 
ST- Sólidos Totais 
 H3- Hidrogênio 
O2- Oxigênio 
 
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LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Modelo de Biodigestor Indiano 
Figura 2 – Modelo de Biodigestor Chinês 
Figura 3 – Biodigestor Batelada Tubular com manta plástica 
Figura 4 – Biodigestor modelo da Marinha ou Canadense 
Figura 5- Custos de um Biodigestor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 SUMÁRIO 
 
1- PROBLEMATIZAÇÃO ......................................................................................... 6 
2- HIPÓTESES ........................................................................................................ 7 
3. JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 8 
4- OBJETIVOS .......................................................................................................... 9 
4.1 Objetivo Geral ............................................................................................................................. 9 
4.2 Objetivos Específicos ................................................................................................................ 9 
5. REVISÃO DE LITERATURA .............................................................................. 10 
5.1- Produção de energia limpa ................................................................................................... 10 
5.2- Biomassa ................................................................................................................................. 10 
5.3- Biodigestores ........................................................................................................................... 11 
5.4- Tecnologia ............................................................................................................................... 12 
5.4.1-Tipos de Biodigestores .................................................................................................... 12 
5.5- Custos De Um Biodigestor .................................................................................................... 16 
5.6 - Biogás ..................................................................................................................................... 16 
6- METODOLOGIA ................................................................................................ 18 
6.1-Tipo de Pesquisa ................................................................................................ 18 
6.2 - Coleta de Dados .................................................................................................................... 18 
7- REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 19 
8- CRONOGRAMA ................................................................................................ 20 
9- ORÇAMENTO .................................................................................................... 21 
 
 
 
 
 
 
 
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1- PROBLEMATIZAÇÃO 
 
Na Fazenda Basevi ocorre um alto custo de energia elétrica com a criação 
do Gado Leiteiro e consequentemente elevam-se os gastos no produto final, 
causando uma baixa Rentabilidade. O Biodigestor vem para resolver não somente a 
geração de energia elétrica, como também a sustentabilidade da propriedade. Isso 
porque os dejetos bovinos dispostos ao céu aberto causam grande poluição ao solo 
e aos rios, o que pode ser aproveitado para a geração de energia limpa, 
biofertilizantes e biogás. Qual a viabilidade da utilização do Biodigestor na Fazenda 
Basevi? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2- HIPÓTESES 
 
Com o uso do biodigestor o custo para manejo do resíduos sólidos do gado 
leiteiro diminui, pois a geração de energia limpa diminuirá o gasto tanto no manejo, 
alimentação, produção e geração de energia para toda a propriedade. 
Como benefício econômico e sustentabilidade, também traz benefícios ao 
meio ambiente, reduzindo o potencial poluidor das nascentes dos rios é do principal 
causador do efeito estufa (gás metano e gás carbônico). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. JUSTIFICATIVA 
 
O tratamento inadequado que se dá aos dejetos dos animais no campos, a 
seca dos reservatórios, a crise energética, a busca constante pela diminuição de 
fontes poluidoras, qualidade de vida e a sustentabilidade também influenciou na 
escolha por energia limpa, que estão ganhando cada vez mais espaço. 
Uma vez que o esterco de gado e composto por acentuada concentração de 
gás metano (CH4), cerca de 21 vezes mais nocivo que dióxido de carbono (CO2) no 
que se refere efeito estufa. Em busca a inserção de energias renováveis e limpas, foi 
desenvolvida o biodigestor. 
 Biodigestores produz o biogás é a maneira mais eficiente no tratamento dos 
dejetos de animais, que consiste no processamento de matéria orgânica, biogás e 
composto principalmente de metano e gás carbônico. Após um processo de 
combustão simples do metano é possível obter energia térmica que pode ser 
convertida a energia elétrica. 
Desde que haja manuseio e instalações correta é possível integrar no 
processo produtivo da criação animal proporcionando benefícios, a importância da 
utilização do biodigestores por ser uma tecnologia limpa e barata, trazendo 
benefícios em forma de gás metano, biogás e fertilizante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4- OBJETIVOS 
 
4.1 Objetivo Geral 
 
Apontar a viabilidade econômica do dimensionamento de um biodigestor 
para produção de energia em área rural. 
 
4.2 Objetivos Específicos 
 
 Quantificar o volume de dejeto bovino; 
 Dimensionar biodigestor; 
 Quantificar energia produzida; 
 Comparar o consumo de energia antes da implementação do biodigestor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. REVISÃO DE LITERATURA 
 
5.1- Produção de energia limpa 
 
 No momento em que se fala em energia limpa, não estamos falando de um 
tipo de geração de energia que não cause nenhum impacto ambiental, na verdade 
refere-se àquela fonte de energia que não lança poluentes na atmosfera e que 
apresenta um impacto sobre a natureza somente no local da instalação da usina. 
(FOGAÇA - 2011). 
O uso de energia na agroindústria leiteira é grande, o processamento do 
leite, os equipamentos de resfriamento, pasteurização e tanques são limpos e 
desinfetados com a utilização de água quente. A melhoria da eficiência no uso da 
energia elétrica pode ser conseguida com o desenvolvimento de um único 
equipamento que substitua o tanque de resfriamento de leite e o “boiler”: uma 
bomba de calor tipo água-água, que ao mesmo tempo em que resfria o leite, aqueça 
água para limpeza dos equipamentos e instalações. Pela disponibilidade de 
substrato orgânico provenientedos animais estabulados é possível ainda, através de 
um biodigestor, realizar o acionamento da bomba de calor com um motor a biogás, 
havendo a possibilidade da substituição total do uso da energia elétrica por uma 
fonte de energia disponível em abundância nas propriedades de produção leiteira. 
(MME, 2002). 
 
5.2- Biomassa 
 
Biomassa é a energia química produzida por matéria orgânica, sendo 
considerada as plantas, os animais e seus derivados. Existem alguns tipos de 
materiais derivados que são utilizados como combustíveis, por exemplo: madeira, 
resíduos florestais, excrementos animais, carvão vegetal, biogás, dentre outros 
(PACHECO, 2006). 
A liberação de CO2 na atmosfera se dá na decomposição ou na queima de 
matéria orgânica. Dessa maneira a renovação da Biomassa ocorre por meio do Ciclo 
do Carbono. As plantas através da Fotossíntese transformam CO2 e água nos 
hidratos de carbono, liberando oxigênio. A utilização da Biomassa não altera a 
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composição da atmosfera, desde que não seja empregada de forma abusiva 
(PACHECO, 2006). 
Os resíduos animais são o melhor alimento para os biodigestores, pelo fato 
de já saírem dos seus intestinos carregados de bactérias anaeróbicas. Ocorre que 
grande parte dos resíduos de animais é simplesmente jogada fora, esses resíduos 
podem ser fermentados e formar o biogás, uma fonte não poluidora de energia 
(BONTURI; VAN DIJK, 2012). 
Uma das opções tecnológicas mais promissoras diz respeito ao 
aproveitamento da biomassa para geração de energia, que propicia uso mais 
racional dos recursos disponíveis na exploração agrícola, reduz a transferência de 
renda para outros agentes e diminui a dependência de fontes externas de energia 
(BONTURI; VAN DIJK, 2012). 
Além da produção de Biogás para a utilização de seu alto poder energético, 
os resíduos da biodigestão apresentam alta qualidade para o uso como fertilizante 
agrícola, pois há o aumento no teor de nitrogênio e demais nutrientes em 
consequência da perda de carbono para o biogás, o que melhora as condições do 
material para fins agrícolas, maior facilidade de imobilização do biofertilizante pelos 
micro-organismos do solo, devido ao material já se encontrar em grau avançado de 
decomposição, o que aumenta a sua eficiência e solubilização parcial de alguns 
nutrientes, diminuindo o custo do pequeno produtor com fertilizantes químicos 
(ARRUDA et al, 2002). 
 
5.3- Biodigestores 
 
O biodigestor, fonte alternativa de energia renovável, é um equipamento 
onde ocorre a decomposição da matéria orgânica (ou biomassa), tendo como 
resultado uma mistura de gases, principalmente o metano e o biofertilizante. A 
matéria orgânica utilizada na alimentação dos biodigestores pode ser derivada de 
resíduos de produção vegetal e/ou animal ou da atividade humana. Os 
biodigestores, além de ser uma fonte de energia alternativa utilizada como grande 
fertilizante na agricultura, evitam a contaminação de solo, ar e mananciais de água, 
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contribuindo significativamente para a sustentabilidade de qualquer processo 
produtivo. (ARÊDES;SOUZA, 2011). 
A produção de biogás e biofertilizantes, produtos de elevado valor agregado, 
redução da poluição dos recursos hídricos, facilidade de implantação e operação, e 
redução da pressão sobre as matas pelo consumo de lenha (GASPAR, 2003). 
 
5.4- Tecnologia 
 
A viabilidade ambiental da construção de biodigestores em pequenas 
propriedades rurais, para isso se comparou os diversos tipos de modelos de 
biodigestores que existem, mostrando suas principais vantagens e desvantagens. 
Seu modo de operação, seus produtos e subprodutos. 
 
5.4.1-Tipos de Biodigestores 
- Biodigestor Modelo Indiano 
 Este modelo de biodigestor possui uma campânula como gasômetro, a qual 
pode estar mergulhada sobre a biomassa em fermentação, ou em um selo d'água 
externo, e uma parede central que divide o tanque de fermentação em duas 
câmaras. A função da parede divisória faz com que o material circule por todo o 
interior da câmara de fermentação, possui pressão de operação constante, ou seja, 
à medida que o volume de gás produzido não é consumido de imediato, o 
gasômetro tende a deslocar-se verticalmente, aumentando o volume deste, portanto, 
mantendo a pressão no interior deste constante. O fato de o gasômetro estar 
disposto ou sobre o substrato ou sobre o selo d'água reduz as perdas durante o 
processo de produção do gás. O resíduo a ser utilizado para alimentar o biodigestor 
indiano, deverá apresentar uma concentração de sólidos totais (ST) não superior a 
8%, para facilitar a circulação do resíduo pelo interior da câmara de fermentação e 
evitar entupimentos dos canos de entrada e saída do material. Do ponto de vista 
construtivo, apresenta-se de fácil construção, contudo o gasômetro de metal pode 
encarecer o custo final, e também à distância da propriedade pode dificultar e 
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encarecer o transporte inviabilizando a implantação deste modelo de biodigestor. 
(DEGNUTTI, Roberto, et al, 2002). 
figura1: Biodigestor Indiano: 
 
 Estrído de: SEIXAS, Jorge 1980. 
 
- Biodigestor Modelo Chinês 
Formado por uma câmara cilíndrica em alvenaria (tijolo) para a fermentação, 
com teto abobado, impermeável, destinado ao armazenamento do biogás, funciona 
com base no princípio de prensa hidráulica, de modo que aumentos de pressão em 
seu interior resultantes do acúmulo de biogás resultarão em deslocamentos do 
efluente da câmara de fermentação para a caixa de saída, e em sentido contrário 
quando ocorre descompressão. O modelo Chinês é constituído quase que 
totalmente em alvenaria, dispensando o uso de gasômetro em chapa de aço, 
reduzindo os custos, contudo podem ocorrer problemas com vazamento do biogás 
caso a estrutura não seja bem vedada e impermeabilizada. Neste tipo de biodigestor 
uma parcela do gás formado na caixa de saída é libertada para a atmosfera, 
reduzindo parcialmente a pressão interna do gás, por este motivo as construções de 
biodigestor tipo chinês não são utilizadas para instalações de grande porte. 
(DEGNUTTI, Roberto, et al,2002). 
 
 
 
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figura 2: Biodigestor Modelo Chinês 
 
Extraído de: TORRES, Aline, et al 2012 
 
- Biodigestor Modelo Batelada 
Trata-se de um sistema bastante simples e de pequena exigência 
operacional. Sua instalação poderá ser apenas um tanque anaeróbio, ou vários 
tanques em série. Esse tipo de biodigestor é abastecido de uma única vez, portanto 
não é um biodigestor contínuo, mantendo-se em fermentação por um período 
conveniente, sendo o material descarregado posteriormente após o término do 
período efetivo de produção de biogás. Enquanto, os modelos chinês e indiano são 
indicados para propriedades em que a disponibilidade de biomassa ocorre em 
períodos curtos, como exemplo aquelas que recolhem o gado duas vezes ao dia 
para ordenha, permitindo coleta diária de biomassa, que deve ser encaminhada ao 
biodigestor, o modelo em batelada adapta-se melhor quando essa disponibilidade 
ocorre em períodos mais longos, como ocorre em granjas avícolas de corte, cuja 
biomassa fica a disposição após a venda dos animais e limpeza do galpão. 
figura 3: Biodigestor Batelada Tubular Com Manta Plástica (Seção Transversal) 
 
Extraído de: TORRES, Aline, et al 2012 
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- Biodigestor da Marinha ou Canadense 
 
É um modelo tipo horizontal, tem a largura maior que a profundidade, sua 
área de exposição ao sol é maior, com isso é maior a produção de biogás. Sua 
cúpula é de plástico maleável, tipo PVC, que infla com a produção de gás, como um 
balão. Pode ser construído enterrado ou não. Esse modelo com cobertura em lona 
de PVC, emsubstituição às campânulas (metálica ou fibra de vidro), vem ganhando 
maior espaço em virtude dos menores custos e facilidade de implantação. A cúpula 
pode ser retirada, o que ajuda na limpeza. A vantagem desse processo está na 
produção constante de biogás que é relacionado com a carga diária de sólidos 
voláteis. (TORRES, Aline, et al, 2012) 
figura 4: Biodigestor modelo da Marinha ou Canadense 
 
Extraído de: TORRES, Aline, et al 2012 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5.5- Custos De Um Biodigestor 
 
Tabela 1. Balanço Anual de Biodigestor com Produção de 7,68 m3/ dia de 
Biogás. 
 
Extraído de: PERAZZO, Neto 2004 
5.6 - Biogás 
 
O biogás, ao contrário do álcool da cana-de-açúcar e de óleo extraídos de 
outras culturas, não compete com a produção de alimentos em busca de terras 
disponíveis. Afinal ele pode ser inteiramente obtido de resíduos agrícolas, ou mesmo 
de excrementos de animais e dos homens. Assim, ao contrário de ser um fator de 
poluição, transforma-se em um auxiliar do saneamento ambiental. O processo de 
produção do biogás depende da temperatura e do pH do substrato, da concentração 
de nutrientes e de sólidos da solução, segundo MIRKO a produção do gás tem sua 
ótima velocidade com pHs entre 7 e 8, e temperatura ao redor de 35º. Em pHs 
menores que 7, a geração do gás é paralisada, e em temperaturas abaixo de 15º a 
produção é muito pequena. 
A concentração de sólidos indicada é a de 7 a 9 partes de sólidos em 100 
partes de líquidos (para fezes bovinas, isso equivaleria a 4 partes de fezes bovinas 
misturadas a 5 partes de água). A velocidade da atividade microbiana também é 
retardada caso a concentração de nutrientes (nitrogênio, fósforo, potássio, fatores de 
crescimento, micronutrientes) seja insuficiente. Pode-se adicionar uréia (presente na 
urina animal) ou fertilizantes químicos para suprir essa deficiência (MIRKO V. 
TURDERA, 2006) 
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O Biogás consta basicamente de: gás Metano (CH4) em torno de 50 a 70%; 
gás carbônico (CO2) em torno de 35 a 40%; hidrogênio (H2) em torno de 1 a 3%; 
oxigênio (O2) em torno de 0.1 a 1%; gases diversos em torno de 1,5 a 
8%.(THOMAS & DELVAL, 1987) Sendo o gás carbônico incombustível, com sua 
eliminação através da dissolução em água, é possível a obtenção de um Biogás com 
cerca de 95% de metano de poder calorífico de cerca de 8500 Kcal/m³. 
Depois de colocados no interior dos biodigestores, os dejetos diluídos em 
água sofrem o processo de biodigestão, produzindo o biogás e o biofertilizante. O 
biogás é um produto que pode ser utilizado no funcionamento de diversos 
equipamentos das propriedades rurais que não possuem energia elétrica, ou mesmo 
como fonte de energia alternativa. Constituído pelos gases metano, carbônico, 
nitrogênio, hidrogênio, oxigênio e gás sulfídrico, apenas o metano é combustível, 
incolor e sem cheiro. Assim, em termos energéticos, quanto maior for seu 
percentual, melhor será sua qualidade, e quando queimado, produzirá fogo azul-
lilás, não deixará fuligem e causará um mínimo de poluição. (Tristão, Patrícia). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6- METODOLOGIA 
6.1-Tipo de Pesquisa 
 
O presente estudo trata-se de um Estudo de Caso, que de acordo com do 
autor Godoy (1995), descreve-se como um tipo de pesquisa que busca realizar uma 
investigação detalhada de um sujeito de uma indagação minuciosa. Analisa também 
um ambiente, um sujeito e uma situação isoladamente. 
Foi feita uma revisão bibliográfica sobre fontes de energia renovável 
sustentável (limpa), considerado uma alternativa eficiente e barata, através 
biodigestor anaeróbicos. Na fazenda Basevi localizada à 120 km do norte goiano, foi 
feita uma revisão bibliográfica. 
 
6.2 - Coleta de Dados 
 
 Quantidade de esterco bovino descartado no meio ambiente; 
 Estudo de viabilidade; 
 Poluição do leito do rio; 
 Dimensionamento do biodigestor; 
 Comparar a economia da geração de energia limpa; 
 Transformação de biofertilizante; 
 Quantidade de energia produzido por dia/mês/ ano. 
 
 
 
 
 
 
 
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7- REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS 
 
 ARRUDA, Mariliz H. et al. Dimensionamento de Biodigestor para geração de 
Energia Alternativa. Revista Científica Eletrônica de Agronomia: São Paulo, 
2002. 
 BONTURI, Guilherme de Luca; VAN DIJK, Michel. Instalação de 
Biodigestores em pequenas propriedades rurais: análise de vantagens 
socioambientais. Ciências do Ambiente: UNICAMP, 2012. 
 FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Energia limpa"; Brasil Escola. Disponível 
em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/energia-limpa.htm>. Acesso em 17 
de maio de 2017.). 
 GASPAR, Rita Maria Bedran Leme. Utilização de Biodigestores em pequenas 
e médias propriedades rurais, com ênfase na agregação de valor: um Estudo 
de Caso na região de Toledo – PR. Dissertação apresentada ao Programa de 
Pós Graduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal de 
Santa Catarina, para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de 
Produção. Florianópolis, 2003. 
 GODOY, Arilda Schmidt. Pesquisa Qualitativa: tipos fundamentais. Revista de 
Administração de Empresas: São Paulo, v.35, n.3, 1995. p. 20-29. 
 PACHECO, Fabiana. Energias Renováveis: breves conceitos. Conjuntura e 
Planejamento, Salvador: SEI, n. 149, 2006. 
 CERPCH - Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais 
Hidrelétricas, com colaboração de Deborah Beriacar Castro. 
<http://verdedentro.wordpress.com/2010/05/31/mais-sobre-
biodigestor/>,04/03/2017. 09:22 hs. 
<http://bgsequipamentos.com.br/blog/calculo-de-producao-de-biogas-
2,18/09/2013 às 13:30 hs. 
 MME - Ministério das Minas e Energia referente ao ano de 2014 
<http://www.suapesquisa.com/pesquisa/biomassa.htm 13:54hs. 
 Deganutti, Roberto, Maria do Carmo Jampaulo Plácido Palhaci, and Marco 
Rossi. "Biodigestores rurais: modelo indiano, chinês e batelada." Procedings 
of. the 4th Encontro de Energia no Meio Rural (2002). 
20 
 
8- CRONOGRAMA 
 
 Principais etapas para o desenvolvimento do projeto. 
 
MESES/ 2017 
ATIVIDADES 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 
Escolha do tema de 
pesquisa. 
 x x 
Delimitação do tema. x 
Levantamento 
bibliográfico 
 x x x x x x 
Coletas dos dados 
 x x 
Análise dos dados x x 
Entrega do projeto 
de pesquisa 
 x x 
Análise dos 
resultados 
 x 
Redação da 
monografia 
 x x x 
Defesa da 
monografia 
 x x 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
 
9- ORÇAMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DESCRIÇÃO Unidade Custo 
(Unidade) 
Custo 
(Total) 
Aluguel do carro Diária 84,00 84,00 
Combustível 60 litros 3,35 201,00 
Livros/ Revistas 03 32,00 32,00 
Balde 10 litros 01 7,20 7,20 
Pá 01 33,75 33,75 
Balança Digital 01 126,00 126,00 
Luva Látex 01 24,00 24,00 
Alimentação 02 16,00 32,00 
Impressões 60 0,20 12,00 
Total 829,76